中国荒漠植物-土壤系统生态化学计量学研究获新认识
发表日期:2022-04-15来源：
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荒漠生态系统是中国陆地生态系统的重要组成部分，具有独特的结构和功能。生态化学计量学重点关注C、N、P元素比例及权衡关系，已成为揭示生态系统养分循环及其限制等生态过程的有力工具。植物自身体现出对养分元素的调控能力和对环境变化的响应及适应性，土壤C∶N∶P可表征土壤养分供应能力和储量变化，植物-土壤系统中C、N、P的关系密切，是生态系统中生命过程与环境要素系统性权衡的表征。
中国科学院西北生态环境资源研究院（以下简称“西北研究院”）赵学勇研究员团队从植物营养器官元素化学计量，区域尺度荒漠植物与土壤化学计量特征及其影响因子，化学计量平衡（C∶N∶P）在个体发育、种群动态和群落结构形成过程中的作用，以及植物-土壤系统生态化学计量学的相互关系等角度，论述了近10年来中国荒漠生态系统生态化学计量学研究进展，并就今后研究内容进行展望。研究发现：植物生物量和养分的分配模式是植物结构策略的重要部分，植物不同组织在C∶N∶P化学计量上的差异性及其相对分配模式共同决定了整株植物生长过程中C、N、P的总体分配。植物营养器官之间的内部差异是由植物组织结构与功能分化引起的，而元素的外部供应速率则限制了养分的吸收或利用。在区域上，中国荒漠区生态系统较大的跨度使其生态系统特征存在很大的空间异质性，不同区域植被C、N、P化学计量特征也呈现出较大的变异性。C、N、P的化学计量将反映植物对当地生长条件的调节及其物种更替的影响。与农田、草地和森林土壤C、N、P储量相比，荒漠土壤C∶N∶P化学计量比最低；荒漠土壤有机C、全N、全P含量整体水平较全国平均水平低。土壤C∶N∶P化学计量受区域水热条件和成土作用特征的影响，不同荒漠生境、植被类型也会影响土壤C、N、P化学计量特征。温度和降水控制着来自植物残体的C输入和通过土壤微生物分解SOC的C输出之间的平衡。
团队建议：（1）结合生态学代谢理论和其他植物功能性状，进行大尺度荒漠植物C、N、P计量关系的整合研究，有助于从功能生物地理学角度认识和解释大自然是如何进行生态系统结构与功能的维持。（2）利用同位素示踪技术，研究大气-植物-凋落物-土壤-土壤微生物这一系统的C∶N∶P的连接关系，有助于了解生态系统不同组分间的化学计量权衡关系。（3）生态化学计量学从元素水平上为生态学家提供了一个连接分子、细胞、个体、种群、群落、生态系统等不同尺度的思路，但如何实现这一从微观到中观、宏观过程的联系与转换，需要有针对性地对某一特定生态系统进行多层次的C、N和P等元素计量关系研究。（4）除C、N和P以外，植物生理和生态过程中必然伴随着多种元素的协同作用，其他元素如何参与并影响C，N和P三者之间的化学计量关系还需进一步探索。
该成果以“中国荒漠植物-土壤系统生态化学计量学研究进展”为题发表于《中国沙漠》2022年第2期。西北研究院博士研究生卢建男为论文第一作者，赵学勇为论文通讯作者。
该研究获国家科技基础资源调查专项（2017FY100200）资助。
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